造血幹細胞の増殖・分化制御におけるZFATとGemininの分子的クロストーク

• Project/Area Number: 19K08828
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 安永 晋一郎 福岡大学, 医学部, 教授 (50336111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 芳典 福岡大学, 医学部, 講師 (10548986) ; 白須 直人 福岡大学, 医学部, 講師 (70551422)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 造血幹細胞 / 自己複製 / 分化 / ZFAT / Geminin

Outline of Research at the Start

本研究は、T細胞のホメオスターシス維持や造血発生における赤芽球分化において必須であるZFATによる造血幹細胞の活性制御における分子機構を解明するとともに、ZFATシステムと造血幹細胞の活性支持の中核因子であるGemininシステムとのクロストークを解明することにより、未だ困難である生体外での造血幹細胞の増幅・維持の技術開発へ向けた分子基盤の確立を目指すものである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、造血発生や維持において必須であるZFATによる造血幹細胞の活性制御における分子機構を解明するとともに、ZFATシステムと造血幹細胞の活性支持の中核因子であるGemininシステムとのクロストークを解明することにより、生体外での造血幹細胞の増幅・維持の技術開発へ向けた分子基盤の確立を目指すものである。ZFATは、自己免疫性甲状腺疾患感受性遺伝子として同定された転写関連因子であり、T細胞のホメオスターシス維持や造血発生における赤芽球分化において必須である。ZFATは造血幹細胞にも発現を認めるが、造血幹細胞の増殖と分化の双面における活性制御における役割は未だ明らかではない。一方で申請者は、DNA複製ライセンス化制御による細胞増殖制御因子であり、かつクロマチンリモデリングによる幹細胞未分化性維持因子であるGemininのポリコーム複合体１やHoxタンパク質によるユビキチン化を介したタンパク質代謝が、造血幹細胞の活性を支持していることを明らかにしてきた。
研究初年度は、静止期にある造血幹細胞にも目的遺伝子を導入でき、サイレンシングが起こりにくいSBI社のレンチウイルスベクター系を用いて、ZFAT強制発現系やDOX誘導型ZFATノックダウン系を作成した。また、膜透過型配列融合型ZFATリコンビナントタンパク質導入系を作成した。研究２年目は、ZFATとGemininのクロストークが、直接の結合によるものではないことがわかってきたため、アダプタータンパク質の同定のため、yeast-two-hybrid法にてZFATの結合タンパク質
を探索した。既にGemininとの結合が報告されているタンパク質のほか、翻訳関連タンパク質などが同定されてきている。
研究３年目および４年目は、同定されたアダプタータンパク質の分子生物学的解析を進めた。また本学でのマウス実験系の立ち上げに精力を注いだ。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究初年度の途中、令和元年１０月１日より、共同研究者の大野芳典が広島大学から本学（福岡大学）へ異動となり、遺伝子改変マウスの一部を福岡大学に移管しようとしたが、寄生虫汚染が発覚したため、受精卵より遺伝子改変マウスを起こさなければならなくなった。また、研究２、３年目は、繰り返す新型コロナウイルス感染拡大のため広島大学と本学との行き来が制限されたため、マウスを使用した研究は思うように進んでいない。マウス実験は本学でほとんどを行うこととし、研究３年目は実験系やデータの移管に努めた。研究４年目はマウスを使用した実験が遅れている分、ZFAT結合タンパク質の解析を中心とした分子生物学的解析を先に進めた。

Strategy for Future Research Activity

遅れているマウスを使用した実験を年度内に強力に推進するとともに、分子生物学的解析をZFAT結合タンパク質の解析をさらに進め研究を完了させる。

Research Products

• [Journal Article] Trophic and immunomodulatory effect of adipose tissue derived stem cells in a preclinical murine model of endometriosis. (2022)
  • Author(s): Hirakawa T., Yotsumoto F., Shirasu N., Kiyoshima C., Urushiyama D., Yoshikawa K., Miyata K., Kurakazu M., Azuma Koga K., Aoki M., Nabeshima K., Koga K.S., Osuga Y., Komatsu H., Taniguchi F., Harada T., Yasunaga S., Miyamoto S.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 121 Issue: 1 Pages: 8032-8032
  • DOI: 10.1038/s41598-022-11891-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cumultive summation analysis of learning curve for robotic-assisted hysterectomy in patients with gynecologic tumors. (2022)
  • Author(s): 62.Yotsumoto, F., Sanui, A., Ito, T., Hirakawa, T., Miyahara, D., Yoshikawa, K., Noguchi, Y., Yasunaga, S., & Miyamoto, S.
  • Journal Title: Anticanceer Res. Volume: 42 Issue: 8 Pages: 4111-4117
  • DOI: 10.21873/anticanres.15909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diagnostic predictability of miR-4535 and miR-1915-5p expression in amniotic fluid for foetal morbidity of infection. (2021)
  • Author(s): Yoshikawa K, Kiyoshima C, Hirakawa T, Urushiyama D, Fukagawa S, Izuchi D, Sanui A, Kurakazu M, Miyata K, Nomiyama M, Setoue T, Nagamitsu S, Nabeshima K, Hata K, Yasunaga S, Miyamoto S.
  • Journal Title: Placenta. Volume: 114 Pages: 68-75
  • DOI: 10.1016/j.placenta.2021.08.059
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of human induced pluripotent stem cells derived from skin cells of a patient with Dravet syndrome. (2020)
  • Author(s): Kimura Y, Tanaka Y, Shirasu N, Yasunaga S, Higurashi N, Hirose S.
  • Journal Title: Stem Cell Res. Volume: 47 Pages: 101857-101857
  • DOI: 10.1016/j.scr.2020.101857
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Tricaprin on Cardiac Proteome in a Mouse Model for Triglyceride Deposit Cardiomyovasculopathy (2020)
  • Author(s): Hara Y, Zhang B, Suzuki A, Yamaguchi S, Adachi J, Tomonaga T, Yasunaga S, Saku K, Aoyama T, Hirano KI.
  • Journal Title: Journal of Oleo Science Volume: 69 Issue: 12 Pages: 1569-1577
  • DOI: 10.5650/jos.ess20185
  • NAID: 130007942326
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 造血幹細胞活性に対する低線量被ばくの影響． (2020)
  • Author(s): 大野芳典、竹立恭子、郭芸、菅野雅元、白須直人、安永晋一郎、大坪素秋、瀧原義弘．
  • Journal Title: 広島医学 Volume: 73 Pages: 218-220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly versatile cancer photoimmunotherapy using photosensitizer-conjugated avidin and biotin-conjugated targeting antibodies. (2019)
  • Author(s): Shirasu, N., Shibaguchi H., Yamada H., Kuroki M. & Yasunaga, S
  • Journal Title: Cancer Cell Int. Volume: 19 Issue: 1 Pages: 299-299
  • DOI: 10.1186/s12935-019-1034-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Japanese Circulation Society with Resuscitation Science Study (JCS-ReSS) Group. Citizen bystander-patient relationship and 1-month outcomes after out-of-hospital cardiac arrest of cardiac origin from the All-Japan Utstein Registry: a prospective, nationwide, population-based, observational study. (2019)
  • Author(s): Suematsu Y, Zhang B, Kuwano T, Sako H, Ogawa M, Yonemoto N, Nonogi H, Kimura T, Nagao K, Yasunaga S, Saku K, Miura SI
  • Journal Title: BMJ Open Volume: 9 Issue: 7 Pages: e024715-e024715
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2018-024715
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Low dose-rate irradiation preferentially exerts mitochondrial toxicity in hematopoietic stem cells. (2020)
  • Author(s): Ohno Y., Suzuki-Takedachi K., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Ohtsubo M., TakiharaY., Yasunaga S.
  • Organizer: 第８２回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Low dose rate radiation affects mitochondrial activity in the more undifferentiated hematopoietic cells. (2020)
  • Author(s): Ohno Y., Suzuki-Takedachi K., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Yasunaga S., Ohtsubo M., TakiharaY.
  • Organizer: 日本放射線影響学会第63回大会
• [Presentation] MolecularLow-dose-rate irradiation preferentially affects hematopoietic stem cell activity. (2019)
  • Author(s): Ohno Y., Suzuki-Takedachi K., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Yasunaga S., Ohtsubo M. , Takihara Y.
  • Organizer: The 17th Stem Cell Research Symposium
• [Presentation] がん超音波力学療法における超音波感受性物質内封ナノリポソームの取り込みと分布のサイズの違いによる比較 (2019)
  • Author(s): 芝口浩智、白須直人、安永晋一郎
  • Organizer: 第７８回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Low dose-rate irradiation promotes down-regulation of hematopoietic stem cell activity. (2019)
  • Author(s): Ohno Y., Suzuki-Takedachi K., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Yasunaga S., Ohtsubo M., Takihara Y.
  • Organizer: The 81st Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
• [Presentation] Low dose-rate irradiation preferentially affects the stemness of hematopoietic cells. (2019)
  • Author(s): Ohno Y., Suzuki-Takedachi K., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Ohtsubo M., Yasunaga S.,Takihara Y.
  • Organizer: The 62th Annual Meeting of the Japanese Radiation Research Society.
• [Presentation] Analysis of the molecular response for low dose-rate irradiation in the hematopoietic stem cells. (2019)
  • Author(s): Suzuki-Takedachi K., Ohno Y., Santo M., Guo Y., Kanno M., Shirasu N., Ohtsubo M., Yasunaga S., Takihara Y.
  • Organizer: The 62th Annual Meeting of the Japanese Radiation Research Society.
• [Presentation] 低線量率放射線被ばくは造血幹細胞活性を低下させる (2019)
  • Author(s): 大野芳典、竹立恭子、郭芸、菅野雅元、白須直人、大坪素秋、瀧原義宏、安永晋一郎
  • Organizer: 第６２回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Gemininは造血幹細胞と白血病幹細胞の幹細胞性を制御する (2019)
  • Author(s): 竹立恭子、大野芳典、郭芸、大坪素秋、瀧原義宏、安永晋一郎
  • Organizer: 第６２回日本分子生物学会年会
• [Remarks] 福岡大学医学部生化学講座
  • URL: http://www.med.fukuoka-u.ac.jp/biochem1/index.html